IL SISTEMA SOLARE. laboratorio classe 2^O. a.s proff. A. Donello - G. Moro

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1 IL SISTEMA SOLARE laboratorio classe 2^O a.s proff. A. Donello - G. Moro

2 PIANETA Corpo oscuro rotante attorno a una stella; in particolare, ciascuno dei corpi maggiori, a eccezione del Sole, del sistema solare. PIANETI SOLARI Nel nostro sistema solare si conoscono nove P.: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone. I P. da Mercurio a Saturno erano noti fin dall antichità, in quanto visibili a occhio nudo; Urano fu scoperto da W. Herschel nel 1781; l esistenza di Nettuno fu e verificata da J. G. Galle nel 1846; nel 1930 C. W. Tombaugh scoprì Plutone. I P. sono anche distinti in P. esterni (o superiori), quelli da Marte a Plutone e P. interni. Esiste anche la distinzione in P. tellurici (Mercurio, Venere, Terra, Marte) e P. gioviani (Giove, Saturno, Urano e Nettuno); quest ultima classificazione deriva dalle analogie esistenti nella costituzione fisica dei vari pianeti. I P. gioviani, detti anche P. giganti per le loro dimensioni, sono caratterizzati da grandi masse, da piccole densità e da atmosfere estese, composte da idrogeno, metano e ammoniaca. I P., a differenza delle stelle fisse, si presentano all osservazione telescopica come dischi più o meno estesi la cui luminosità dipende dalla distanza dal Sole e, soprattutto, dalla Terra. Tutti i P. brillano di luce riflessa. Il P. apparentemente più brillante è Venere; Urano è appena visibile a occhio nudo, Nettuno e Plutone possono essere osservati con un buon telescopio. Tutti i P., a eccezione di Mercurio e Venere, possiedono uno o più satelliti. Tutti i P. si muovono di moto diretto su orbite ellittiche attorno al Sole, secondo le leggi di Keplero.

3 SOLE Distanza media dalla Terra: km Diametro equat. km Densità media (acqua=1) 1,41 Massa (terra=1) Temp. superficiale 6000 C Rotazione (giorni) 25,38 Il Sole e il sistema solare si trovano nella Galassia a circa anni luce dal suo centro. Il Sole impiega circa 250 milioni di anni per completare un giro attorno alla nostra Galassia, ad una velocità di circa 250 Km/sec. Il Sole è una stella di piccola grandezza (nana gialla), se paragonata ad altre stelle, ed ha un età stimata di circa 6 miliardi di anni. La stella più vicina al Sole, Proxima Centauri, dista 4,25 anni luce. STRUTTURA DEL SOLE Il Sole è costituito da un nucleo, dove avvengono le reazioni termonucleari (15 milioni di C ), da una zona interna detta di radiazione, da una zona superiore detta di convezione, dalla superficie detta fotosfera, che registra una temperatura di circa 6000 C, sede anche delle macchie solari. L atmosfera solare è costituita dalla cromosfera, dove compaiono prodigiosi effetti solari, lingue di fuoco dette spicole e protuberanze ad arco lunghe fino a km, e la corona, infuocata atmosfera esterna del Sole che raggiunge anche i 2,5 milioni di gradi C. interno del Sole MACCHIE SOLARI Sono delle macchie visivamente scure che compaiono sulla superficie del Sole. Esse sono delle depressioni della superficie che subiscono un notevole raffreddamento: 2000 C al di sotto di quella generale. ENERGIA DEL SOLE macchia solare L energia prodotta nel nucleo (attraverso il processo di fusione dell idrogeno), nonostante possa viaggiare alla velocità della luce, a causa delle enormi pressioni cui è sottoposta, impiega 10 milioni di anni per arrivare in superficie; dopodiché solo 8 minuti e poco più per giungere alla Terra. La quantità di idrogeno presente nel S. è destinata ad esaurirsi tra circa 5 miliardi di anni.

4 TERRA Distanza dal Sole media: Km Diametro equatoriale Km Densità (acqua=1) 5,517 Massa (terra = 1) 1 Rotazione (ore) 23,934 Rivoluzione (giorni) 365,25 Temperatura media superf. 20 C Satelliti 1 (Luna) La terra vista dallo spazio Il terzo pianeta in ordine di distanza dal Sole, il più grande dei pianeti interni; l unico corpo celeste del sistema solare che ospita la vita; è circondato da un atmosfera composta principalmente da azoto e ossigeno. Possiede un unico satellite: la Luna

5 LUNA Distanza dalla Terra media Km Diametro equator. Km Densità (acqua=1) 3,334 Massa (Terra = 1) 0,0123 (1/81) Rotazione (giorni) 27,32 Rivoluzione (giorni) idem Gravità (Terra = 1) 0,167 (1/6) CARATTERISTICHE La Luna è completamente priva di atmosfera, di vegetazione e di acqua. È cosparsa di crateri, deserti, depressioni note come mari, montagne alte fino a metri. Dalla Terra si vede solo un emisfero lunare, rimanendo l altro perennemente nascosto alla nostra vista. La faccia nascosta della Luna è stata esplorata per la prima volta nel 1959, grazie all invio di satelliti artificiali. L uomo vi ha posto piede nel Cratere lunare MOVIMENTI DELLA LUNA La Luna accompagna la Terra nella sua rotazione annua attorno al Sole, compiendo nel frattempo dei giri attorno alla terra di un mese ciascuno. Nello stesso tempo la luna ruota su se stessa con il risultato di mostrare alla Terra sempre la stessa faccia. La lunga notte lunare si alterna quindi al giorno e di conseguenza si ha un forte raffreddamento; tra le 2 zone si raggiungono i +100 e i -100 gradi centigradi. ECLISSI Quando la Luna passa nell ombra della Terra (schema: Sole - Terra - Luna), non più illuminata dal Sole, si dice che avviene una eclisse lunare; tuttavia la L. non scompare del tutto, ma resta debolmente illuminata di un colore rossastro. Quando è la L. a frapporsi tra il Sole e la Terra, si ha l eclisse solare; è tuttavia un fenomeno più raro del precedente. eclissi solare

6 MERCURIO Distanza dal Sole media km Diametro equator. Km Densità (acqua=1) 5,50 Massa (terra = 1) 0,0558 (1/18) Rotazione (giorni) 58,65 Rivoluzione (giorni) 87,9 Temperatura media (al Sole) C 410 Satelliti 0 Dei cinque pianeti visibili a occhio nudo, Mercurio è il più difficile da osservare; esso sarà visibile solo la mattina prima della levata del Sole a est o la sera subito dopo il tramonto a ovest. Si presenta con la superficie cosparsa di crateri ed assomiglia molto alla Luna. La sua distanza dal Sole va da un minimo di 46 milioni di km. ad un massimo di 69,5 milioni di km. La temperatura dell emisfero esposto al sole è di 410 C, di quello non illuminato è di 170 C. E il pianeta che ruota attorno al Sole più velocemente e nel minor tempo. ATMOSFERA È presente un atmosfera altamente rarefatta a causa delle modeste dimensioni del pianeta e dell elevato calore fornitogli dalla vicinanza col Sole.

7 VENERE Distanza dal Sole media Km Diametro equator. Km Densità (acqua=1) 5,25 Massa (terra = 1) 0,8148 Rotazione (giorni) 242,98 Rivoluzione (giorni) 224,7 Temperatura media 700 C Satelliti 0 Venere è l oggetto più brillante del cielo notturno, se si esclude la Luna. Per dimensioni è il più simile alla Terra ed è anche il pianeta alla Terra più vicino. Altri nomi con cui è noto sin dall antichità: Vespero (se visibile di sera) e Lucifero (se visibile ad oriente al mattino). ATMOSFERA Venere è circondato da un ampio strato di nubi (60 Km dalla superficie) la cui composizione, ormai nota, è al 93-97% di anidride carbonica. Questa atmosfera riflette i raggi solari fino al 70%. La temperatura alla superficie supera i 700 gradi e ciò è possibile a causa dell effetto serra provocato dall atmosfera stessa. La pressione al suolo raggiunge le 95 atmosfere.

8 MARTE Distanza dal Sole media Km Diametro equator. Km Densità (acqua=1) 3,98 Massa (terra = 1) 0,1078 (1/9) Rotazione (ore) 24,6230 Rivoluzione (giorni) 687 Temperatura media superf C Satelliti 2 FISICA e ATMOSFERA superficie di Marte Su Marte le stagioni marziane durano circa il doppio di quelle terrestri, perché l anno marziano dura 687 giorni. Marte possiede le montagne più alte del sistema solare, raggiungendo con l Olympus Mons (un vulcano) l altezza di m. L atmosfera è molto rarefatta e completamente priva di ossigeno, mentre abbonda di anidride carbonica per l 80% e azoto per il 15%, con una bassa percentuale di vapore acqueo. Questo significa che su Marte l acqua scarseggia e non può dar luogo ad ampie calotte glaciali, anche se queste sono presenti ai poli del pianeta e sono formate per lo più di anidride carbonica congelata. La temperatura è varia e subisce forti sbalzi, dai gradi diurni ai -80 gradi notturni durante l estate. Marte e le calotte polari SATELLITI Sono due, dalla forma irregolare e cosparsi di crateri. Phobos ha l asse maggiore di 25 Km, quello minore di 16 Km e dista da Marte 9350 Km in media; il suo cratere (foto) ha un diametro di 10 Km. Deimos ha l asse maggiore di 15 Km e l asse minore di 10 Km circa; dista da Marte Km. Deimos Phobos

9 GIOVE Distanza dal Sole media km Diametro equator. km Diametro polare km Densità (acqua=1) 1,32 Massa (terra = 1) 317,82 Rotazione (ore) 9,84 Rivoluzione (anni) 11,86 Temperatura media superf C Satelliti 16 COME APPARE È il più grande pianeta del sistema solare e presenta particolarità veramente uniche. In passato ci si era chiesti se Giove fosse un pianeta o una stella, ciò a causa del fatto che irradia misteriosamente il doppio dell energia ricevuta dal Sole. Inoltre, nonostante la sua massa colossale, ha una velocità di rotazione che è 2,5 Volte quella terrestre. In realtà Giove non ruota come un corpo solido, ovvero il periodo di rotazione non è lo stesso per le diverse parti della superficie: le regioni equatoriali ruotano più velocemente di quelle polari, con zone distinte ognuna delle quali ha una sua velocità di rotazione. La luminosità di Giove è tale da superare quella di Sirio che è la stella più brillante del cielo. Al telescopio appaiono le note strisce parallele all equatore, di colore rosso o violaceo, separate da fasce scure. Una delle formazioni più stabili è la famosissima Macchia Rossa, ovvero una chiazza di forma ovale di oltre Km di larghezza e di lunghezza. Questa macchia, una sorta di gigantesco ciclone, ha la caratteristica di cambiare spesso posizione e colore. SATELLITI Sono 16 di cui i primi 4, scoperti da Galileo, sono detti Galileani (o Medicei). Io, Europa, Ganimede e Callisto furono scoperti nel , appaiono grandi e brillanti e sono visibili con un piccolo binocolo. Tutti gli altri satelliti non superano i 190 km. di diametro. Le loro dimensioni sono maggiori di quelle della Luna ed equivalenti a quelle di Mercurio. Ganimede è il satellite più grande del sistema solare, con i suoi Km di diametro. Ganimede

10 SATURNO Distanza dal Sole media milioni km 1427 Diametro equator. km Diametro polare km Densità (acqua=1) 0,7 Massa (terra = 1) 95,11 Rotazione (ore) 10,66 Rivoluzione (anni) 29,46 Temperatura media superf C Satelliti noti 18 ANELLI Saturno è stato considerato, dall antichità più remota e fino al 1781 (anno della scoperta di Urano), l estremo limite del sistema solare. Era chiamato il lento dio errante, data la lentezza (circa 30 anni) con cui riappariva nella stessa posizione tra le costellazioni. È il secondo pianeta del sistema solare dopo Giove e ha un diametro 10 volte quello della Terra. L elevata velocità di rotazione fa si che lo schiacciamento dei poli sia notevole. Ha un atmosfera composta principalmente da metano e ammoniaca. Caratteristica fondamentale è il sistema di anelli circonda il pianeta. Lo spessore degli anelli è molto limitato (50-60 Km) ed è costituito da minuscole particelle che si muovono indipendentemente seguendo orbite che giacciono tutte sullo stesso piano. Tali particelle sono costituite da un involucro di ghiaccio che ricopre una massa solida di ammoniaca congelata. Il loro diametro varia da pochi millimetri ad alcuni chilometri. anelli di saturno SATELLITI Il numero dei satelliti non è certo in quanto se ne scoprono sempre di nuovi, ultimi quelli osservati dal passaggio della sonda Voyager. Il più grande è Titano che è considerato, con i suoi Km di diametro, il più grande del sistema solare dopo Ganimede. Di notevoli dimensioni sono inoltre Giapeto, Rea, Dione, Teti, tutti con un diametro superiore ai 1000 km. Titano

11 URANO Distanza dal Sole media milioni km 2871 Diametro equator. km Diametro polare km Densità (acqua=1) 1,21 Massa (terra = 1) 14,52 Rotazione (ore) 17,2 Rivoluzione (anni) 84 Temperatura media superf C Satelliti noti 15 Urano è l ultimo dei pianeti visibili anche a occhio nudo dalla terra, scoperto nel 1781 da W. Herschel. È molto difficile distinguerlo data la modesta luminosità, per tanto si rende necessario un semplice binocolo o un piccolo telescopio. Anche Urano possiede un sistema di anelli, scoperti nel 1977 e in seguito dal Voyager 2. I colori che compongono Urano sono di diverse sfumature di azzurro, grigio e verde, con una serie di fasce di colore scuro che corrono parallele all equatore. Le osservazioni spettroscopiche dell atmosfera di U. mostrano una rilevante presenza di metano nonché di idrogeno, come in tutte le atmosfere dei pianeti giganti. SATELLITI Dei 15 satelliti noti di Urano, 10 dei quali scoperti tra il 1985 e 1986 e con diametri non superiori ai 120 Km, solo cinque sono i satelliti che erano noti in passato: Ariel, Umbriel, Titania, Oberon e Miranda. Il diametro di questi satelliti, escluso Miranda (400 Km), supera il migliaio di km: data la distanza sono visibili dalla Terra solo con i più potenti telescopi.

12 NETTUNO Distanza dal Sole media milioni km 4471 Diametro equator. km Densità (acqua=1) 1,67 Massa (terra = 1) 17,2 Rotazione (ore) 15,8 Rivoluzione (anni) 164,8 Temperatura media superf C Satelliti noti 8 SATELLITI Fu osservato per la prima volta il 23 settembre del 1846 da J. G. Galle e L. d Arrest. Non è visibile a occhio nudo, occorre un piccolo telescopio. Nettuno è molto simile a Urano, anche se leggermente più piccolo e più pesante. Nettuno appare di colore opaco verde azzurrognolo e poco illuminato. Nel 1986 si è scoperto intorno a Nettuno un anello incompleto (caso unico nel sistema solare). Anche Nettuno, come gli altri pianeti giganti, irraggia nello spazio più energia di quanta ne riceva. Tritone e Nereide sono i due satelliti di Nettuno più grandi (altri 6 sono stati solo di recente scoperti). Il primo è tra i più grandi satelliti conosciuti, con i suoi Km di diametro. Esso dista dal pianeta quanto la Luna dista dalla Terra (circa Km) e anche le sue dimensioni sono molto simili a quelle della Luna. Tritone ha anche un atmosfera, probabilmente di metano. Nereide ha invece un diametro di appena 390 Km. Nettuno e i suoi satelliti

13 PLUTONE Distanza dal Sole media milioni km Diametro equator. km Densità (acqua=1) 1,3 Massa (terra = 1) 1/454 Rotazione (giorni) 6,39 Rivoluzione (anni) 247,7 Temperatura media superf C Satelliti noti 3 Scoperto da C. Tombaugh nel È visibile solo con telescopi con almeno una trentina di centimetri di diametro. Il piano dell orbita di Plutone risulta molto inclinato (più di 17 gradi) sul piano generale del sistema solare, e la sua orbita è estremamente allungata ( mil. di Km) il che significa che, per un certo tratto, Plutone si trova dentro all orbita di Nettuno venendo a incrociarsi con questa. Sull origine di Plutone alcuni sostengono che in tempi remoti il pianeta fosse un satellite di Nettuno. Oggi si tende a non considerarlo più un pianeta. Plutone dovrebbe essere riuscito a trattenere la propria atmosfera. Il pianeta però si trova a tale distanza dal Sole da risultare completamente ghiacciato. SATELLITI Dal 1978 era noto un solo satellite, denominato Caronte; più che di satellite si dovrebbe parlare di un sistema binario Plutone-Caronte, ruotante intorno al comune baricentro posto a circa 800 Km dalla superficie di Plutone e a Km da Caronte. Caronte ha un diametro di km circa e dista da Plutone km. Nel 2006 il telescopio spaziale Hubble ha scoperto due altri piccoli satelliti. Plutone, Caronte e i nuovi satelliti

14 PIANETINI Tra le orbite di Marte e Giove vi è una concentrazione di migliaia (oltre 5.000) di piccoli e piccolissimi corpi celesti denominati pianetini: è la cosiddetta fascia degli asteroidi, posta tra 350 e 450 milioni di km. dal Sole. I più grandi sono: Cerere, Pallade, Vesta, Hygiea. Solamente una dozzina di essi ha un diametro superiore ai 100 km. Moltissimi sono poco più che enormi sassi vaganti che non superano il km. di diametro. Cerere è il primo pianetino, scoperto da G. Piazzi la notte del 1 gennaio Ha un orbita compresa tra quelle di Giove e di Marte e, con un diametro di circa km, è anche il più grande dei pianetini e si trova a una distanza media dal Sole di 410 milioni di km. Cerere COMETE Oggetti minori del Sistema Solare, costituiti da un nucleo del diametro di una ventina di km. e composto da elementi volatili allo stato di ghiaccio frammisti a polveri e detriti di tipo meteorico, da una o più code lunghe anche decine di milioni di km. e da una chioma. Le C. percorrono in genere orbite molto eccentriche, con periodi di rivoluzione che vanno da pochi anni a migliaia di anni. Il periodo in cui sono visibili è quando transitano vicine al Sole, in quanto il suo calore fa evaporare il nucleo costituendo gli elementi visibili (talvolta anche a occhio nudo) della coda e della chioma. La più famosa delle C. è la cometa di Halley, che ha un periodo di 76 anni, apparsa nel Di recente (1997) è apparsa, ben visibile ad occhio nudo, anche la cometa di Hale-Bopp. cometa di Halley cometa di Hale-Bopp (foto D. Tirelli)